黑龙江省哈尔滨市木兰高级中学高中物理 人造卫星 宇宙速度教案6 新人教版必修1.doc

黑龙江省哈尔滨市木兰高级中学高中物理 人造卫星 宇宙速度教案6 新人教版必修1教学要求1、卫星速度的计算公式推导2、第一、第二、第三宇宙速度3、卫星速度与轨道半径的关系重点难点1、卫星速度公式的推导2、卫星速度与半径的关系正文1 卫星速度的公式推导： 当卫星的速度达到一定程度时，就可以围绕地球转动。此时万有引力提供向心力，下面的推导代数式中m1代表地球的质量，m2代表卫星的质量：f消去m2和一个r，推出2宇宙三速度： 第一宇宙速度（环绕速度）：7.9km/s（在地面附近做匀速圆周运动所需要的最小的速度。近地轨道运行时大于7.9km/s，小于11.2km/s。第二宇宙速度（脱离速度）：11.2km/s（卫星速度大于等于11.2km/s，而又小于16.7km/s时，围绕太阳旋转的速度）abc地球第三宇宙速度（逃逸速度）：16.7km/s（卫星速度大于等于16.7km/s时，就会脱离太阳的吸引，跑到太阳系以外的宇宙空间。3卫星速度与轨道半径的关系：根据卫星速度计算公式，可以知道：地球的质量和引力常量是不变的，所以了不得的速度决定于它的轨道半径（线速度与轨道半径的平方根成反比）：轨道半径越大，它的线速度越小，轨道半径越小，它的线速度越大。如右图：a卫星的线速度大于b、c卫星的线速度，b、c两卫星因为轨道半径相等，所以线速度、周期都相等。问题上图中三颗卫星的向心加速度哪个大？（根据m2a a=向心加速度跟轨道半径的二次方成反比。）练习1、假如一人造地球卫星做圆周运动的轨道半径增大到原来的2倍，仍做圆周运动。则（ ）a.根据公式v = r可知卫星的线速度将增大到原来的2倍b.根据公式f = mv2/r ，可知卫星所受的向心力将变为原来的1/2倍c.根据公式f = gmm/r2 ，可知地球提供的向心力将减少到原来的1/4倍d.根据上述b和c给出的公式，可知卫星运动的线速度将减少到原来的倍2、人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其速率是下列（ ）a.一定等于7.9km/s b .等于或小于7.9km/sc.一定大于7.9km/s d.介于7.9km/s11.2km/s3、如图所示，a、b、c是环绕地球圆形轨道上运行的3颗人造卫星，它们的质量关系是ma=mbmc，则（ ）a.b、c的线速度大小相等，且大于a的线速度b.b、c的周期相等，且小于a的周期c.b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度d.b所需向心力最小4、关于地球同步卫星，下列说法错误的是 ( ) a. 它一定在赤道上空运行 b它的高度和运动速率各是一个确定值 c它的线速度大于第一宇宙速度 d它的向心加速度小于98ms25、地球的同步卫星质量为m，离地面的高度为h若地球的半径为r，地球表面处的重力加速度为g，地球自转的角速度为，则同步卫星所受地球对它的万有引力的大小为 ( ) a0 b.mr2g/(r+h)2 cm(r2g4 )1/3 d以上结果都不正确6、人造地球卫星做匀速圆周运动，它们沿圆轨道稳定运行时的线速度可以为( )a.31km/s b.79km/s c.112kms d.167km/s7、同步卫星离地心距离为r，运行速率为v1，加速度为al，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2，第一宇宙速度为v2，地球半径为r，下列关系中正确的有( )。a.a1=a2 b.a1/a2=r2/r2 c.v1/v2=r2/r2 d.v1/v2=（r/r）0。58、甲、乙两颗人造地球卫星，质量相同，它们的轨道都是圆。若甲的运行周期比乙小，那么( )。 a.甲距地面的高度一定比乙小 b.甲的线速度一定比乙小 c.甲的角速度一定比乙大 d.甲的加速度一定比乙小9、两颗行星a和b各有一颗卫星a和b,卫星轨道各自接近行星表面，如果两行星质量之比为ma/mb=p,两行星半径之比为ra/rb=q,则两卫星周期之比ta/tb为（ ）a. b.q c.p d.q10、人造卫星在太空运行中，天线偶然折断，天线将 （ ）a.继续和卫星一起沿轨道运行b.做平抛运动，落向地球c.由于惯性，沿轨道切线方向做匀速直线运动，远离地球d.做自由落体运动，落向地球11、人造卫星在受到地球外层空间大气阻力的作用后，卫星绕地球运行的半径、角速度和速率将 （ ）a.半径变大，角速度变小，速率不变b.半径变大，角速度变大，速率变大c.半径变小，角速度变大，速率变大d.半径变小，角速度变大，速率不变12、关于第一宇宙速度，下列说法中正确的是 （ ）. 第一宇宙速度是人造地球卫星环绕运行的最小速度b. 第一宇宙速度是人造地球卫星环绕运行的最大速度c. 第一宇宙速度是地球同步卫星环绕运行的速度d.不同行星的第一宇宙速度都是相同的13、人造地球卫星a和b,它们的质量之比为ma：mb=1：2,它们的轨道半径之比为2：1,则下面的结论中正确的是（ ）.a.它们受到地球的引力之比为fa：fb=1：1b.它们的运行速度大小之比为va：vb=1：c.它们的运行周期之比为ta：tb=2：1d.它们的运行角速度之比为a： b=3：114、同步卫星是指相对地面不动的人造地球卫星。a、它可以在地面上任一点的正上方，且离地心的距离可按需要选择不同值；b、它可以在地面上任一点的正上方，但离地心的距离是一定的；c、它只能在赤道的正上方，但离地心的距离可按需要选择不同值；d、它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的。e、所有地球同步卫星线速度大小,角速度大小,周期大小,轨道半径大小都相等15、若取地球的第一宇宙速度为8km/s，某行星的质量是地球质量的6倍，半径是地球的1.5倍，则此行星的第一宇宙速度约为：a、16 km/sb、32 km/sc、4km/sd、2km/s16、人造地球卫星a、b绕地球做圆周运动,它们距地面的高度分别为ha和hb，地球半径为r，则它们速度之比为va : vb = ；周期之比为ta : tb = 。 17、在圆形轨道上运动的质量为m的人造卫星，它到地面的距离等于地球半径r，地球的重力加速度为g，则卫星运动的周期为_。18、人造地球卫星由于受到大气阻力作用，轨道半径逐渐减小，那么它的线速度的变化将 ，环绕地球的周期将 ，所受的向心力的大小将 19、宇宙飞船正在离地面高度hr地的轨道上绕地球做匀速圆周运动，宇宙飞船的向心加速度a向 g地，在飞船舱内用弹簧秤悬挂一个质量为m的物体，则弹簧秤的示数为 20、某星球的质量约为地球质量的9倍，半径约为地球半径的一半若在地球上以v0竖直上抛一个小球，上升高度为h；那么，在此星球上以同样的初速度竖直上抛一个小球的上升高度为 21、第一宇宙速度约为79kms，地球表面附近的重力加速度约为98ms2，由这两个量估算地面附近的人造地球卫星的环绕周期t约为 s22、宇航员在月球表面以速率v竖直上抛一个小球，经t秒落回原地，已知月球半径为r,如果在月球上发射一颗绕月球表面运行的卫星，则卫星的线速度为_23、若某行星半径是r,平均密度是,已知引力常量是g,那么在该行星表面附近运行的人造卫星的角速度大小是_24、轨迹为圆形的人造地球卫星，其轨道半径越大，则其角速度越 ，线速度越，向心加速度越。25、我国在1984年4月8日成功的发射了第一颗实验地球通讯卫星，1986年2月1日又成功的发射了一颗实用地球同步通讯卫星，他们进入预定轨道后，这两颗人造卫星的运行周期之比t1 ：t2 =，轨道半径之比r1 ：r2 =，绕地球公转的角速度之比1 ：2=。26、有质量分别为m1、m2的a、b两颗人造卫星，已知m1= m2，如果a和b在同一轨道上运动，则它们的线速度大小之比为 。如果a的轨道半径是b的轨道半径的2倍，则它们的线速度大小之比为 。27、已知火星的半径为地球半径的一半，火星的质量为地球质量的1/9，已知一物体在地球上的重量比在火星上的重量大49n，求这个物体的质量是多少。28、地球质量为m，半径为r，万有引力恒量为g，发射一颗绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星，卫星的速度称为第一宇宙速度。（1）试推导由上述各量表达的第一宇宙速度的计算式，要求写出推导依据。（2）若已知第一宇宙速度的大小为v=7.9km/s，地球半径r=6.4106m，万有引力恒量g=6.6710-11 nm2 /kg2 ，求地球质量（结果要求二位有效数字）。29经观测，一卫星环绕某行星做圆形轨道运动的半径为r，周期为t，若卫星质量为m求：(1)行星的质量；(2)卫星向心加速度的大小；(3)作用于卫星上的引力大小30.一颗人造卫星的质量为m,离地面的高度为h,卫星做匀速圆周运动，已知地球半径为r,重力加速度为g,求：（）卫星受到的向心力的大小；（）卫星的速率；（）卫星环绕地球运行的周期；31、从太阳发出的光射到地面需要约8分20秒，试估算太阳质量。ab32、在天体运动中，把两颗相距较近的恒星称为双星，已知a、b两恒星质量分别为m1和m2，两恒星相距为l，两恒星分别绕共同的圆心做圆周运动，如图，求两恒星的轨道半径和角速度大小。答案1. cd 2. b 3. d 4. c5. b 6. ab 7. d 8. ac9. d 10.